فیزیکدانان صدا را در حال حرکت با دو سرعت مختلف در گاز کوانتومی سه بعدی گرفتند

فیزیکدانان صدا را در حال حرکت با دو سرعت مختلف در گاز کوانتومی سه بعدی گرفتند

پس از مطالعه قبلی پدیده‌های دو موج صوتی در مایعات کوانتومی، دانشمندان اکنون صدا را مشاهده کرده اند که با دو سرعت متفاوت در یک گاز کوانتومی حرکت می کند.

اگر به نوعی در گاز سه بعدی مورد استفاده برای این مطالعه غوطه ور بودید، هر صدا را می شنیدید. دو بار: هر صدای مجزا توسط دو موج صوتی متفاوت که با دو سرعت متفاوت حرکت می کنند، حمل می شود.

 

این یک پیشرفت مهم در زمینه  است. superfluidity – سیالات بدون ویسکوزیته که می توانند بدون اتلاف انرژی جریان داشته باشند.

قابل توجه، رفتار مشاهده شده در گاز از نظر چگالی و سرعت با پارامترهای تعیین شده توسط مدل دو سیال لاندو، نظریه ای که برای هلیوم ابر سیال در دهه ۱۹۴۰ تا حد زیادی، به نظر می رسد که در مورد تنظیم گاز کوانتومی، قوانین یکسانی اعمال می شود.

“این مشاهدات تمام ویژگی های کلیدی نظریه دو سیال را برای یک گاز بسیار تراکم پذیر نشان می دهد.” محققان در مقاله منتشر شده خود..

ما می گوییم این را در خانه امتحان نکنید، اما شک داریم که بتوانید: در این آزمایش، دانشمندان گازی از اتم های پتاسیم را تا کمتر از یک میلیونیم درجه بالای صفر مطلق سرد کردند و به دام انداختند. اتم ها در یک محفظه خلاء.

این تا حدی چیزی را تشکیل داد که میعانات بوز-انیشتین، جایی که انرژی آنقدر کم است که اتم ها به سختی حرکت می کنند یا برهم کنش دارند. سپس فعل و انفعالات به طور مصنوعی افزایش یافت به طوری که گاز تبدیل به هیدرودینامیک شد – به عبارت دیگر، بیشتر شبیه یک سیال شد.

 

اما به عنوان میعانات بوز-اینشتین هنوز هم تراکم پذیری بالایی داشت – مانند هوا – هنوز یک گاز بود. به جای دو مایع با خصوصیات کمی متفاوت، تنظیم یک گاز متراکم و غیر متراکم را در یک گاز ایجاد کرد که قادر به انتقال دو سرعت صدا بود.

“ما هر دو صدای اول و دوم را در یک بوز فوق سرد سه بعدی مشاهده کردیم. گازی که به اندازه کافی برهمکنش قوی دارد تا هیدرودینامیکی باشد، اما همچنان بسیار قابل تراکم است،” محققان را می نویسند.

“ما دریافتیم که نظریه دو سیال لاندو تمام ویژگی های اساسی این سیستم را به تصویر می کشد، با حالت اول و دوم به ترتیب صدایی که عمدتا دارای نوسانات هستند. از مولفه نرمال و فوق سیال.”

مایعات و گازها وقتی شروع به نشان دادن خواص مکانیکی کوانتومی می کنند، کوانتومی می شوند – آنها از مجموعه قوانین متفاوتی در مقایسه با قوانین حاکم بر فیزیک کلاسیک جهان پیروی می کنند.

در این مورد، ماهیت کوانتومی گاز جفت s را توضیح می دهد صداها – یکی یک موج معمولی از ذرات فشرده، دیگری، نوسانات گرما که مانند ذرات عمل می کنند.

همه اینها به دانش ما در مورد هیدرودینامیک کوانتومی کمک می کند، اساساً مطالعه مایعات در این حالت کوانتومی.

 

قلمرو کوانتومی بسیار دشوار است. ذهن خود را به دور خود برسانید، و بینش هایی مانند این برای تحقیقات و مشاهدات آینده مفید خواهد بود.

همانطور که اغلب اتفاق می‌افتد، اولین باری که صدا با دو سرعت متفاوت در یک گاز کوانتومی حرکت می‌کند، برای اولین بار نشان داده شده است که به عنوان سکوی پرشی برای انواع دیگر تحقیقات و آزمایش‌ها در سال‌ها عمل می‌کند. آمده است.

“دسترسی تجربی به هر دو ویژگی میکروسکوپی و هیدرودینامیکی فرصتی عالی برای مطالعات بیشتر در مورد سیالات Bose ارائه می دهد. به ویژه، بررسی دماهای پایین تر جالب خواهد بود.” محققان را بنویسید.

این تحقیق در منتشر شده است. نامه های مروری فیزیکی.

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.